时光伺服在卫星天线控制系统中的应用

一、伺服技术 伺服系统是机电产品中的重要环节，其控制性能反映了机电设备的控制质量。伺服系统的发展经历了由液压到电气，电气伺服又经历了由模拟到模拟•数字混合再到全数字化伺服的演进过程。伺服系统根据所驱动的电机对象，又分为直流（DC）伺服系统和交流（AC）伺服系统。到90年代初期，随着微处理技术、高性能功率半导体功率器件等产品制造工艺的发展及性价比的日益提高，交流伺服技术逐渐成为主导产品。 交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要由两大类：永磁同步（SM型）电动机交流伺服系统和感应式异步（IM型）电动机交流伺服系统。感应式异步电动机交流伺服系统由于感应式异步电动机结构坚固、制造容易、价格低廉，具有良好的发展前景，是未来伺服技术的发展方向之一。 随着市场竞争的日趋激烈，用户对所需产品提出了更高的技术和更合理的性能价格比的要求。伺服系统以其出色的性能完成了对产品的加工过程、加工工艺和综合性能的改造，目前在工业领域中得到了广泛应用。 二、技术进步造就效率和节省 自2003年，时光科技有限公司推出了全数字系列交流异步伺服控制器产品，并成功应用到机床、油田机械、电梯、塑料机械行业，为客户赢取了显著经济效益。 在产品的推广过程中，我们深切体会到，企业效益升级的本源来自于其自身产品技术含量的提升。时光公司产品具有交流化、数字化、集成化和智能化的技术内涵，为用户产品提高了技术含量，并充分带动了客户产品的生产效率、系统传动效率和原材料使用效率，带来了对产品安装、调试、维护的节省，以及最终用户能耗成本支出的节省。 三、应用案例—4.5M卫星天线控制系统 本控制系统为4.5M卫星天线专门设计制作。可通过本控制系统方便地进行天线的方位、俯仰和极化的角度调整。由于采用新型交流伺服控制器，天线的各角度能有非常高的控制精度。在目前国内同类系统中是技术较为先进的系统。 （一）卫星天线控制系统的方案 采用我公司生产的交流伺服控制器和交流异步电机组成伺服驱动单元，以可编程控制器、可编程终端等组成控制单元。系统构成方案如图所示。 （二）系统功能及技术指标 室内控制单元和室外伺服驱动单元组成系统。通过可编程终端显示的文字提示进行操作。交流伺服控制器驱动天线机构上的交流异步电机实现精确的位置、速度控制，以实现天线的方位、俯仰和极化的角度调整。安装在电机上的编码器不仅为交流伺服控制提供反馈信息，而且为室内控制单元提供天线的方位、俯仰信息，经数据处理后用于控制和显示角度。 软件在实现系统的各种功能中起着非常重要的作用。本系统的软件有交流伺服控制器(3台)的程序、可编程控制器的程序和可编程终端的程序。这几种程序分别担负着人机介面、数据处理、动作控制以及状态监视等各类作用。与天线方位 有关的软件部分对应于天线和本系统安装在北半球。 动作范围： 方位 90.00°(东)～270.00°(西)［正南为180°］俯仰 5.00°(俯)～90.00°(仰)极化 ±90° 动作方式： ⑴角度操作：设定角度值，运动至设定位置。（对好第一颗星之后） ⑵步进操作：选择步进距（小步距0.01°、中步距0.05°、大步距 0.25°）后，单键操作，按1次键，运动1步。 ⑶启停操作：选择电机转速(方位、俯仰和极化的速度分挡不同)后，单键操作，按1次运动、再按1次停止。 换星操作： 按序号登录5颗星的方位角、俯仰角数据。设定目标星号后执行换星。非常快捷、方便。若所设定的星号未登录则不执行并提示“无效”。 防护操作： 俯仰运动至87.00°使天线朝上，在遇强风时防止机构或基础的损害。 限位保护： 设有限位开关和极限开关。 方位可设定软极限。设定后限制方位角度范围，防止干涉或碰撞。 控制精度： 与电机同轴装有2500线的编码器，作为位置及速度的传感器。天线的方位轴是经减速器后，0.01°间距对应2333个脉冲；俯仰轴是经减速器后，0.01°间距对应约20000个脉冲。交流伺服控制器将编码器的信息是按4倍频(10000脉冲/转)进行数据处理。而且，它的位置控制精度可达±1个脉冲。因此、天线的综合控制精度相当高。 间隙补偿: 每当电机转动改变方向时，减速器和机构等机械部件会有换向间隙。用伺服控制能补偿实测的间隙量。 角度显示： 卫星天线的位置数据是以有2位小数的角度值表示。 方位角度是3位整数2位小数。4舍5入至小数点后第2位。 俯仰角度是2位整数2位小数。4舍5入至小数点后第2位。 极化角度不显示。 报警提示： 交流伺服控制器监视，异常时有文字提示。 限位和原点传感器监视，异常时有文字提示。 使用电源： 控制单元 AC 220V±10%（单相） 50Hz 100W 伺服驱动单元 AC220V±10%（单相） 50Hz 1000Wmax 外型尺寸： 室内控制单元 (标准19吋3U) L:300 W:430 H:134（mm） 室外伺服驱动单元 L:250 W:600 H:800(mm) 工作环境温度： 室内控制单元 0℃～40℃ 室外伺服驱动单元 －30℃～40℃（内有温度调节单元） （三）特点 ⑴.与卫星通讯设备一致，本系统采用单相交流220V电源。 ⑵.以对准第一颗卫星时登录的天线方位、俯仰角度为数据基准。方便、快速地进行对星、换星的操作。 ⑶.使用交流伺服控制器，定位控制精度很高，重复性很好。 ⑷.有互锁、限位等多项安全防护功能。 ⑸.交流异步电机是在温度、湿度变化很大的露天中使用，能够免维护的正常运行。 （四）结论 采用我公司的伺服产品构成系统，用于中大直径的卫星天线的角度调整，其控制精度相当高。而且功能很多、操作方便、安全可靠。 （欢迎登陆时光科技有限公司网站www.thtbase.com，获取更为详细的资料）